计算思维培训对工作记忆、思维灵活性及抑制能力的影响：一项针对五年级儿童的随机对照试验

《Journal of Applied Developmental Psychology》：Computational thinking training and its effects on working memory, flexibility, and inhibition: Randomized controlled trial in fifth-grade children

本研究通过哥伦比亚的随机对照试验，评估了为期12周的混合式计算思维（ plugged + unplugged）培训对五年级儿童执行功能的影响。实验组在听觉工作记忆（效应量0.17）、视觉工作记忆（0.05）和抑制控制（0.05）方面显著优于对照组，但对认知灵活性无显著影响。结论表明，计算思维培训能有效促进儿童多维度工作记忆和抑制技能发展，但需进一步探索认知灵活性的干预策略。

　　这是一项关于小学阶段计算思维教学如何影响儿童执行功能发展的研究。研究主要评估了一个为期12周的计算思维培训课程对五年级学生工作记忆、认知灵活性和抑制能力的影响。研究采用随机对照试验（RCT）的方法，选择了111名通常发展正常的学生，其中实验组57人，对照组54人。实验组接受了结合无设备活动和有设备活动的计算思维训练，包括游戏编程和教育机器人项目，而对照组则继续接受标准课程教学。研究使用了经过验证和可靠的神经心理学测试，如Corsi块敲击测试、数字跨度测试、视觉跨度测试、Stroop测试和威斯康星卡片分类测试，来评估执行功能的变化。

研究结果表明，实验组在多个执行功能方面表现出显著改善，尤其是在听觉工作记忆方面，观察到了较大的效应量。此外，视觉和空间工作记忆也出现了中等程度的改善，而抑制技能则出现了较小的改善。值得注意的是，该研究并未发现计算思维干预对认知灵活性产生明显影响。这些发现表明，通过结合无设备和有设备活动的计算思维教学，对儿童的工作记忆、计划和抑制能力有显著的促进作用。

计算思维作为一种基于计算机科学和信息学原理的解决问题的方法，近年来在教育领域引起了广泛关注。它不再仅被视为与编程相关的技能，而是被看作一种更广泛的STEM能力，有助于培养逻辑思维、解决复杂问题和算法推理。这种能力在早期教育阶段的引入被视为一种重要的教育策略。研究中提到的计算思维教学活动包括使用视觉编程平台和教育机器人工具，这些活动能够帮助学生在实际的数字环境中应用计算思维的概念，如编程序列、条件结构、循环等。同时，无设备活动则通过游戏、小组互动和实物材料来介绍计算思维的基本概念，如算法、模式识别、分解和逻辑思维。

为了评估计算思维教学对执行功能的影响，研究采用了一种综合的方法，结合了多种评估工具。例如，听觉工作记忆的评估通过数字跨度测试进行，该测试考察了学生在不同任务中对数字的识别和回忆能力。视觉工作记忆则通过视觉跨度测试进行，该测试评估了学生对视觉信息的处理和回忆能力。空间工作记忆的评估则使用了Corsi块敲击测试，该测试通过让学生回忆由研究人员敲击的块的位置来衡量其空间记忆能力。此外，认知灵活性的评估使用了威斯康星卡片分类测试（WCST）的简要版本，该测试考察了学生在面对不同任务时切换认知策略的能力。抑制控制的评估则通过Stroop测试进行，该测试评估了学生在面对干扰时抑制自动反应的能力。

研究结果不仅揭示了计算思维教学对儿童执行功能的积极影响，还强调了教学方法和活动设计的重要性。例如，实验组的活动设计强调了协作学习和多模式教学，这些因素可能对听觉工作记忆的提升有重要影响。研究还指出，虽然计算思维教学对某些执行功能（如工作记忆）有显著效果，但在认知灵活性方面则表现较为有限。这可能与测试方法和干预设计有关，因为认知灵活性的评估通常需要更复杂的任务和更长的干预时间。因此，未来的研究需要更细致地设计认知灵活性的评估工具，并探索更有效的干预方法。

此外，研究还考虑了社会经济背景对执行功能发展的影响。结果显示，参与研究的儿童中，大多数来自低收入家庭，这可能对研究结果产生一定的影响。因此，未来的研究应考虑在不同社会经济背景的儿童中进行，以更好地理解计算思维教学对执行功能的普遍影响。同时，研究还强调了在教学过程中结合无设备和有设备活动的重要性，这种综合的方法可以适应不同年龄和科技经验水平的学生，促进他们在不同认知领域的发展。

总的来说，这项研究为计算思维教学在小学阶段的实施提供了实证支持，并强调了其在促进儿童执行功能发展方面的潜力。研究结果表明，通过适当的活动设计和教学方法，计算思维教学可以有效提升儿童的工作记忆和抑制能力，这为教育政策制定者和教育工作者提供了重要的参考。然而，研究也指出了当前研究的一些局限性，如评估工具的选择和干预时间的长短，这些都需要在未来的教育干预设计中加以改进。